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摘 要

微反应器具有优良的传热传质效率、较高的安全性以及对反应条件的精准控制等诸多优点，越来越广泛地应用于化学合成中。本文利用简单微结构反应器组成的微流体体系，对气态乙炔与n-BuLi反应合成炔基锂的过程以及其与PhCHO的反应过程进行了研究，考察了n-BuLi与苯甲醛摩尔比、乙炔气体流速以及反应温度等对1-苯基-2-丙炔-1-醇收率和选择性的影响。优化条件为：n-BuLi与苯甲醛摩尔比为1.30:1、乙炔流速为2.92 mL/min、锂交换和亲核加成反应时间均为11 s、反应温度为-20 ^oC。在-20 ^oC，常压下，使用连续微流体体系，气态乙炔可以在极短时间与n-BuLi反应合成炔基锂。连续微流体过程实现了高收率、高选择性的合成1-苯基-2-丙炔-1-醇，该过程具有简单、高效的特点。

关键词：微反应 锂化反应 乙炔 1-苯基-2-丙炔-1-醇

Study on the lithiation of acetylene gas in the microreactor

Abstract

Microstructure reactors have many advantages such as excellent heat- and mass-transfer efficiency, high security and precise control of the reaction process, thus gaining increasing interest in chemical synthesis.We studied the reaction of acetylene gas and n-BuLi to produce ethynyllithium reagent and its subsequent addition reaction with PhCHO in a microflow system. The effects of the mole ratio of n-BuLi and PhCHO, the flow rate of acetylene and reaction temperature on the yield and selectivity of 1-phenylprop-2-yn-1-ol were investigated. The optimal reaction conditions were obtained as follows: the mole ratio of n-BuLi and PhCHO of 1.30:1, the flow rate of acetylene of 2.92 mL/min, the reaction temperature of -20 ^oC and the residence time of lithium-exchange reaction and quenching reaction of 11s and 11s, respectively. The gas-liquid reaction of acetylene and n-BuLi could produce ethynyllithium in seconds at -20 ^oC under atmospheric pressure in the continuous microflow system. This microflow protocol offered a simple and efficient synthesis of 1-phenylprop-2-yn-1-ol in high yield and high selectivity.

Key words: microreaction;lithiation;acetylene;1-phenylprop-2-yn-1-ol

目录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 文献综述 1

1.1 1-苯基-2-丙炔-1-醇的性质 1

1.2 1-苯基-2-丙炔-1-醇的合成方法 1

1.3 微反应器 1

1.3.1 微反应器的特性和优势 2

1.3.2 微反应器的分类 3

1.3.3 微反应器的应用 4

1.4 本文研究的目的与内容 5

第二章 实验部分 6

2.1 实验仪器与实验试剂 6

2.1.1 实验仪器 6

2.1.2 实验试剂 6

2.2 实验过程及装置 7

2.3 实验分析方法 9

第三章 结果与讨论 10

3.1 n-BuLi与苯甲醛摩尔比的影响 10

3.2 乙炔流速的影响 11

3.3 锂交换反应温度的影响 12

3.4 锂交换反应停留时间的影响 12

3.5 亲核加成反应停留时间的影响 13

第四章 结论 15

参考文献 16

致 谢 19

第一章 文献综述

1.1 1-苯基-2-丙炔-1-醇的性质

1-苯基-2-丙炔-1-醇(1-phenylprop-2-yn-1-ol)，又名1-苯基炔丙醇，熔点22~23 ^oC，沸点135~136 ^oC，密度（25 ^oC）1.087 g/mL，折射率n20/D 1.549，闪点99 ^oC。结构简式为，分子式C₉H₈O，分子量为132.16。

1.2 1-苯基-2-丙炔-1-醇的合成方法

1-苯基-2-丙炔-1-醇通常由苯甲醛与炔基格氏试剂反应制备。炔基格氏试剂由末端炔烃与乙基格氏试剂进行格氏交换反应而制得，制得的炔基格氏试剂再与苯甲醛反应制备1-苯基-2-丙炔-1-醇。该反应选择性和收率都比较高，但是要在低温下采用滴加的方式进行，反应条件比较苛刻，操作难度比较大。

Deng等^[1]改进了这一方法，在微流体条件下，反应温度控制在0 ^oC，乙炔气体和EtMgBr在微结构降膜反应器中反应生成炔基格氏试剂，生成的炔基格氏试剂再与苯甲醛在25 ^oC下反应4 min，从而制得1-苯基-2-丙炔-1-醇。

1.3 微反应器

微反应器，也叫微结构反应器，是利用精密加工技术制造的特征尺寸在10到300微米（或者1000微米）之间的微型反应器^[2]，微反应器的“微”表示工艺流体的通道在微米级别，而不是指微反应设备的外形尺寸小或产品的产量小。微反应器中可以包含有成百万上千万的微型通道，因此也实现很高的产量。

微反应器的发展离不开微流体技术。微流体技术是指在微观尺寸下控制、操作和检测复杂流体的技术，是在微电子、微机械、生物工程和纳米技术基础上发展起来的一门全新交叉学科。

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